Водоснабжение конспект лекций

людського вуха, тобто більше 20 кГц. Велика інтенсивність коливань - одна з особливостей ультразвуку - зумовлює його фізико-хімічну та біологічну дії.

Єдиної теорії, яка пояснювала б досконало бактерицидну дію ультразвуку, на даний час немає. Найбільш вірогідною є гіпотеза, що пояснює дію ультразвуку на бактерії у воді явищем кавітації, тобто утворенням у рідині порожнин та бульбашок, миттєве “закривання” яких підвищує тиск до десятків тисяч атмосфер.

До сьогоднішнього часу дослідження ультразвукових хвиль з метою використання їх на практиці на вітчизняних водопроводах не вийшло із стадії експериментів. За кордоном існують промислові установки.

Термічне знезараження води. Термічний метод знезараження застосовується для невеликих об’ємів води. Цим методом користуються в побутових умовах, в санаторіях, в лікарнях, на суднах, у потягах. Знезараження досягається 5-10-хвилинним кип’ятінням.

Термічний метод знезараження води не знайшов застосування навіть на малих водопроводах через його високу вартість, пов’язану з великими витратами палива, та через малу продуктивність установок.

Ефективність різних методів знезараження води . Серед відомих окисних методів знезараження води найбільше практичне застосування отримало хлорування. В основному використовується рідкий хлор, але можуть застосовуватися і препарати, які містять активний хлор (хлорне вапно, гіпохлорити кальцію і натрію, хлораміни, діоксид хлору та ін.), а також активний хлор, отриманий методом електролізу на місці використання. Світове виробництво рідкого хлору в кінці 80-х років ХХ ст. досягало 30млн т на рік, а його ціна за 1т становила 330 доларів. На очистку і знезараження природних і стічних вод витрачається близько 2млн т хлору (І.Г.Сиркіна та ін., 1988).

Основною особливістю хлору є його здатність консервувати оброблену воду протягом досить тривалих проміжків часу, а відносна доступність і дешевизна зумовили широке використання методу хлорування вже на початку XX ст. і до нашого часу.

Застосування на практиці водопідготовки інших окисників (озону, йоду, брому, перманганату калію, пероксиду водню та ін.) як основних реагентів стримується їх дефіцитом, високою вартістю, відсутністю широкомасштабних спеціальних досліджень, багаторічних спостережень за дією на організм людини продуктів їх взаємодії з неорганічними і органічними домішками природних вод (табл. 5. ). Так. застосування тільки озонування недостатньо для надійного знезараження питної води через дуже малий період його післядії. Озонування ефективно застосовується для деструкції органічних, токсичних чи важко окиснюваних веществ (М.О.Шевченко та ін., 1979).

Обробка води іонами важких металів (наприклад, срібла) прийнятна для пристроїв незначної продуктивності. Коагулювання, флокулювання і такі

71

фізичні методи, як γ-опромінення, обробка ультрафіолетовими променями та інші також не забезпечують консервацію води.

Наявність певних недоліків і технологічних труднощів у застосуванні цих методів поки що не дозволяє успішно конкурувати їм з методами хлорування. Їх використання можливе як проведення додаткових заходів, що посилюють, чи коригують методи хлорування в особливих випадках.

Відомо ряд комбінованих методів хлорування води:

-хлорування з амонізацією,

-хлорування з мангануванням,

-хлорсрїбний метод та ін.

Хлорування з амонізацією рекомендується у таких випадках:

-за появи хлорфенольних запахів і присмаків;

-для економії хлору за високого хлоропоглинання води і відсутності запахів, присмаків і значного бактеріального забруднення;

-для консервації залишкового хлору у довгих водоводах і мережах з метою забезпечення санітарного режиму;

-для зменшення корозії стальних водоводів;

-з метою зниження інтенсивності запаху і присмаку хлору, особливо відчутного в літній час;

-для попередження утворення токсичних веществ при хлоруванні

води, яка містить гумусові кислоти.

Хлорування з мангануванням (додається розчин КМпО4) застосовують за необхідністю посилити окисну й бактерицидну дію хлору. Додавати перманганат калію слід перед відстійниками. Відновлюючись до МпО2, він повністю затримується у відстійниках і на фільтрах (Таблю 5.2).

Таблиця 5.2. - Характеристика сучасних методів знезараження води (за О.В.Сліпченком, Л.А.Кульським, Є.С.Мацкевичем, 1990)

72

Продовження таблиці 5.2

73

Продовження таблиці 5.2

74

Продовження таблиці 5.2

75

Хлорсрібний метод достатньо широко застосовується на суднах морського флоту. Він забезпечує ефективне знезараження води та її консервацію на тривалий строк (до б місяців).

Бактерицидну, віруліцидну і окисну дію хлору можна посилити впливом ультразвуку, ультрафіолетового опромінення, електричного струму.

Утворення токсичних хлорорганічних сполук при хлоруванні води.

Органічний склад природних вод формується за участю ґрунтового і торфового гумусу, планктону, вищої водної рослинності, тваринних організмів, а також органічних веществ, які вносяться у водойми унаслідок розвитку населених пунктів, промисловості й сільського господарства.

При хлоруванні води витрати хлору на різні органічними веществами

Треба чітко знати, що за певних умов при обробці води активним хлором можуть утворюватися небезпечні для здоров’я людини веществи, зокрема: хлороформ (має канцерогенну активність); дихлорбромметан, хлоридбромметан, трbбромметан (мають мутагенні властивості); 2, 4, б- трихлорфенол, 2-хлорфенол, дихлорацетонітрил, хлорпіридин, поліхлоровані біфеніли (є імунотоксичними та канцерогенними).

Основними заходами, які рекомендуються для попередження появи цих небезпечних веществ при хлоруванні природних вод, є:

зменшення концентрації хлору в зоні реакції;

скорочення тривалості контакту з вільним хлором;

усунення основної маси органічних веществ коагулюванням і адсорбцією до хлорування;

заміна попереднього хлорування озонуванням чи обробною діоксидом хлору.

Граничнодопустимі концентрації таких токсичних сполук, як тригалогенметани (ТГМ), у національних і міжнародних стандартах якості питної води коливаються в широких межах (від 1 до 100 мкг/л), оскільки це питання ще мало вивчене. Так, стандарти ЄЕС вимагають вилучення ТГМ до

76

1 мкг/л, рекомендації ВООЗ - до 10-30 мкг/л, стандарт США - до 100 мкг/л, а рекомендації нашого Міністерства охорони здоров’я - до 60 мкг/л.

У результаті проведених в останні роки досліджень було встановлено, що у воді можуть бути присутніми токсичні леткі галогенорганічні сполуки (ЛГС). Це в основному сполуки, що відносяться до групи ТГМ: хлороформ, дихлорбромметан, дибромхлорметан, бромоформ та інші, які мають канцерогенну і мутагенну активність.

Медиками виявлено взаємозв’язок між кількістю онкологічних захворювань і споживанням населенням хлорованої води, яка містила галогенорганічні сполуки. Для шести високо пріоритетних летких хлорорганічних сполук (ЛХС) Міністерство охорони здоров’я встановило орієнтовно безпечні рівні їх впливу на людину (ОБРВ) з урахуванням бластомогенної активності (табл. 5.3).

Таблиця 5.3. - Високо пріоритетні ЛХС та їх допустимі концентрації у питній воді, мг/л

ЛХС можуть потрапляти у питну ваду у результаті:

1)забруднення джерел водопостачання промисловими стічними водами, які містять ЛХС;

2)взаємодії хлору з органічними веществами, які є у природній воді, в

процесі водоггідготовки.

Основні концентрації ЛХС утворюються на етапі первинного хлорування води при введенні хлору в неочищену воду. У хлорованій воді виявлено понад 20 різних ЛХС. Найбільш часто відзначається присутність ТГМ і чотирихлористого вуглецю. При цьому кількість хлороформу, як правило, на один-три порядки перевищує вміст інших ЛХС.

З метою оцінки якості води джерел водопостачання відносно ЛХС перш за все визначають їх вміст у природній воді, потім у воді, яка пройшла водопідготовку. Аналізи проводять у різні періоди року (один - два рази на квартал), а також у періоди різкої зміни якості води (водопілля, паводки). За даними аналітичного контролю визначається необхідність зміни технології водопідготовки з метою зниження концентрації ЛХС.

77

Перспективи хлорування води. З табл. 5.4, у якій наведені дані про світове виробництво і застосування основних хлорвмісних дезінфекантів, видно, що хлор-газ є головним серед них.

Таблиця 5.4. Структура виробництва і застосування хлорвмісних дезінфекаитів на 1985 р. (за І.Г.Сиркіною та ін., 1988)

Усвіті зростає використання кристалічного гіпохлориту кальцію на 3-4 %, як найбільш зручного і ефективного засобу для дезінфекції води плавальних басейнів і малих систем водообробки. У той самий час з літератури відомо, що скорочуються загальні витрати хлору для обробки води за рахунок удосконалення технологій водоочистки. Зокрема, в США використання хлору з 1980 по 1985 р. знизилося з 552 до 405 тис.т, а в Японії

-з 59 до 50 тис.т.

Уконцепції поліпшення якості питної води в Україні, яку було створено згідно з прийнятою урядом 1991 р. науково-соціальною програмою "Питна вода", передбачено розробку і впровадження сучасних технологій отримання якісної питної води з використанням озону, пероксиду водню, що виключає застосування хлору в технології очистки і запобігає утворенню високотоксичних хлорорганічних сполук.

Контрольні запитання

1.Дайте характеристику груп домішок у природній воді за класифікацією Л.А. Кульського.

2.Що таке водоочистка?

3.Що передбачає водопідготовка?

4.Які методи освітлення, усунення кольоровості, присмаків та запахів?

5.В чому полягає суть процесу коагуляції?

6.Що передбачає метод окислення?

78

7.Особливості обробки води активованим вугіллям?

8.Як відбувається хлорування води. Методи і концентрації?

9.Як відбувається озонування води?

10.Як відбувається йодування води?

11.Безреагунтні методи знезараження води. Переваги та недоліки.

12.Які перспективи хлорування води?

79

РОЗДІЛ ІІ

1ВОДОВІДВЕДЕННЯ

1.1Основні відомості про стічні води. Класифікація стічних вод

Водовідведення – це повернення води водокористувачами після її використання у виробничих процесах, в комунальному господарстві. Повернені води кількісно визначаються різницею між використанням свіжої води і безповоротними втратами.

Зворотна вода – це вода, яка повертається за допомогою технічних споруд і засобів з господарської ланки у вигляді стічної, шахтної, кар'єрної або дренажної води.

Вода стічна – це вода, що утворюється в процесі господарчо-побутової і виробничої діяльності (окрім шахтної, кар'єрної і дренажної води), а також відведена із забудованої території, на якій вона утворилася в результаті випадання атмосферних опадів.

Стічні (з позицій каналізації) води - це води, які були використані для тих або інших потреб і одержали при цьому додаткові домішки (забруднення), які змінили їх первинний хімічний склад або фізичні властивості.

У водогосподарській практиці за ступенем забруднення стічні води розділяються на:

неочищені (що зовсім не очищаються від забруднюючих речовин)

недостатньо очищені (очищені, але не доведені до якості, відповідного правилам відведення стічних вод)

нормативно очищені (стічні води, відведення яких не приводить до порушення норм якості води у водному об'єкті).

За походженням стічні води розділяються на чотири основні категорії:

господарчо-побутові

промислові

сільськогосподарські

зливові або дощові (з територій міст і населених пунктів).

До господарчо-побутових відносять води від кухонь, туалетних кімнат, душових, лазень, пралень, їдалень, лікарень і тому подібне. Стічні води в містах утворюються в процесі людської життєдіяльності. Їх джерелом є житлові приміщення, підприємства. Крім того, різновидом стічних вод міста є атмосферні опади (що стікають з території населених пунктів і особливо промислових підприємств) і води, які використовували для поливу вулиць. Стічні води, особливо перших двох груп, містять значну кількість забруднюючих речовин мінерального і органічного походження. Неорганізоване видалення стічних вод приводить до антисанітарних умов, які можуть бути причиною епідеміологічних захворювань. Господарчо-побутові стічні води в різних містах мають приблизно однаковий склад: близько 60-65

80